GC/MS

Pemicu 5: Kromatografi Kromatografi Gas

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Kromatogra Kromatografi fi gas (GC) merupakan merupakan salah satu teknik spektrosko spektroskopi pi yang menggunakan prinsip pemisahan campuran berdasarkan perbedaan kecepatan migrasi migrasi komponen-k komponen-kompo omponen nen penyusunn penyusunnya. ya. Kromatogra Kromatografi fi gas ditemukan ditemukan pada tahun 1903 oleh Tswett dan biasa digunakan untuk mengidentifikasi suatu senyawa yang yang terdapa terdapatt pada pada campur campuran an gas. gas. Pengid Pengident entifik ifikasi asian an secara secara lebih lebih lanjut lanjut dapat dapat digunakan dalam mengestimasi konsentrasi suatu senyawa dalam fasa gas. Kromatografi gas biasa digunakan untuk mengidentifikasi suatu senyawa yang terdapat pada campuran gas dan juga mempunyai peranan penting dalam mengestimasi konsentrasi suatu senyawa dalam fasa gas. Data-data yang dihasilkan oleh detektor GC adalah kromatogram yang pembacaannya memiliki fungsi tertentu tiap spesifikasinya. Pada pemicu kali ini, metode ini digunakan untuk menganalisis alkohol dan obat-obatan terlarang dalam darah. Ketika minuman beralkohol dikonsumsi, maka minuman tersebut turun melewati esofagus (kerongkongan) melalui lambung dan menuju ke usus halus. Sejumlah kecil alkohol diserap melalui aliran darah dalam membran membran mukus, dan sebagian sebagian besar memasuki memasuki aliran darah melalui dinding usus halus. Alkohol larut dalam air dan aliran darah dengan cepat menyalurkan etanol ke seluruh bagian tubuh dimana etanol tersebut diserap ke dalam jaringan tubuh sesuai dengan proporsi kandungan airnya.

1.2 Tujuan

Makalah

ini

bertujuan

untuk

menginformasikan

kromatografi

gas,

kromatografi gas cair dan spektroskopi massa baik dari segi pengertian, prinsip dasar, instrumentasi instrumentasi,, analisa analisa kualitatif kualitatif dan kuantitatif kuantitatif dalam hubungannya hubungannya dengan dengan penentuan konsentrasi alkohol dalam darah

1.3 Definisi Masalah

Menganalisis alkohol dalam darah dara h untuk menentukan kandungan didalamnya dengan menggunakan analisis kromatografi gas.

1

Kimia Analitik_Kelompok 2


BAB II PEMBAHASAN 2.1 Prinsip Dasar Kromatografi

Kromatografi adalah suatu teknik pemisahan molekul berdasarkan perbedaan pola pergerakan antara fase gerak dan fase diam untuk memisahkan komponen (berupa moleku molekul) l) yang yang berada berada pada pada larutan larutan.. Moleku Molekull yang yang terlaru terlarutt dalam dalam fase fase gerak, gerak, akan akan melewati kolom yang merupakan fase diam. Molekul yang memiliki ikatan yang kuat dengan kolom akan cenderung bergerak lebih lambat dibanding molekul yang berikatan lemah. Dengan ini, berbagai berbagai macam tipe molekul molekul dapat dipisahkan dipisahkan berdasarkan berdasarkan pergerakan pada kolom. Kromatografi dibagi menjadi beberapa jenis, yaitu kromatografi cair (Liquid Chromatography),

Reverse

phase

chromatography,

High

performance performance

liquid

chromatography, Size exclusion chromatography.

2.2 Instrumentasi Kromatografi Gas Komponen dasar instrumen kromatografi gas di deskripsikan sebagai berikut: •

Carrier gas supply (penyedia gas pembawa) Gas pembawa haruslah gas yang inert secara kimia seperti He, N 2, H2, Ar.

Gas yang dipilih biasanya menunjukkan tipe detektor yang digunakan. Laju aliran gas ini ditentukan atau diatur oleh regulator tekanan dua sisi pada tabung gas, dengan tekanan sekitar 10-50 psi dan aliran diatur 1-1000 liter gas per menit. Katup pengatur aliran diatur oleh pengatup berbentuk jarum terletak pada bagian bawah penunjuk aliran.

•

Sample Injection System Penginjeks Penginjeksian ian sampel adalah hal yang penting dalam kromatograf kromatografii gas,

terutama untuk mencegah resolusi yang buruk serta penyebaran sampel yang tidak sesuai. Alat yang biasa digunakan untuk menginjeksikan sampel adalah mycros mycrosyri yringe nge (penye (penyempr mprot ot mikro). mikro). Sampel Sampel gas atau cair diinje diinjeksi ksikan kan melalu melaluii diafragma silikon-karet/sekat (septum ) menuju penguap cahaya pada kolom utama (port sampel biasanya sekitar 50oC di atas titik didih komponen sampel yang paling

2



menguap). Biasanya ukuran sampel bervariasi dari 0.1 µL hingga 20 µL. Kolum kapiler membutuhkan sampel yang lebih kecil ( ~ 10 -3 µL). •

Kolom Kolom merupakan “jantung” kromatografi gas, dimana terjadi pemisahan

kompone-komponen cuplikan. Pada kromatografi gas terdapat dua jenis kolom yang bias biasaa dipa dipaka kai, i, anta antara ra lain lain kolo kolom m tertu tertutu tup p dan dan kolo kolom m kapi kapiler ler.. Panj Panjan ang g kolo kolom m kromatografi antara 2-50 meter atau bahkan lebih. Biasanya terbuat dari stainless steel, steel, gelas, gelas, silica silica gabung gabungan, an, atau atau teflon teflon.. Agar Agar cocok cocok pada pada saat saat termos termostati tating, ng, biasan biasanya ya dibent dibentuk uk spiral spiral dengan dengan diamet diameter er 10-30 10-30 cm. Temper Temperatur atur kolom kolom yang yang optima optimall tergant tergantung ung pada pada titik titik didih didih dari dari sampel sampel serta serta derajat derajat pemisa pemisahan han yang yang dibutuhkan. Ada dua tipe kolom yang biasa digunakan dalam kromatografi gas, packed

column dan open tubular column . Secara umum yang paling sering dipakai adalah packed column. •

Variabel yang mempengaruhi efisiensi

Variabel

Simbol

Satuan

Kecepatan linear fasa

u

Cms-1

DM

Cm2s-1

DS

Cm2s-1

Capacity factor

K’

-

diameter

dp

cm

Ketebalan liquid

df

cm

mobile Koefisien difusi fasa mobile Koefisien difusi fasa stationary

•

Detektor Fungsi detektor adalah untuk memonitor gas pembawa yang keluar dari kolom

dan merespon merespon perubahan perubahan komposisi komposisi yang terelusi. Karakteristik Karakteristik dari sebuah sebuah detektor detektor yang ideal adalah

3



• •

Sensitifitas yang cukup (10-8-10-5yang g/s) baik Stabilitas serta reproduksibilitas

•

Respon linier terhadap larutan yang memiliki beberapa tingkat magnitudo

•

Beda temperatur dengan temperatur ruang sedikitnya 400 ºC

•

Respon cepat terhadap waktu dan laju alir

•

Realibilitas yang tinggi serta mudah digunakan

•

Selektif dalam merespon kelas-kelas larutan yang berbeda

•

Tidak merusak sample

Detektor yang digunakan dibagi menjadi beberapa jenis, diantaranya:

•

•

Detektor Konduktivitas Termal

•

Detektor Flame-Ionization

Recorder Fungsi recorder adalah sebagai alat untuk mencetak hasil percobaan pada

sebuah kertas yang hasilnya disebut kromatogram (kumpulan puncak grafik). Akurasi Akurasi suatu kromatogram kromatogram pada suatu daerah pembacaan ditentukan ditentukan oleh pemili pemilihan han pencat pencatat at sinyal sinyalnya nya.. Respon Respon melewat melewatii skala skala penuh penuh harus haruslah lah 1 detik. detik. Kepekaan perekam adalah 10mV dan berjangkauan dari 1-10 mV. Output Output dari detektor akan dikirim dikirim ke perekam. Sebuah kromatogram kromatogram khas ditunjukka ditunjukkan n pada detektor tegangan (y-axis) diplot sebagai sebagai fungsi fungsi dari waktu (xaxis). axis). Identitas Identitas masing-masi masing-masing ng puncak puncak dapat ditentukan ditentukan dengan dengan menyuntikk menyuntikkan an sampel murni dari masing-masing komponen campuran dan mencatat waktu retensi mereka.

2.2 Analisa Kualitatif dan Kuantitatif

Kromat Kromatogr ografi afi gas biasa biasa diguna digunakan kan untuk untuk menent menentuka ukan n kemurn kemurnian ian campur campuran an organi organik. k. Kontam Kontamina inasi si dinyat dinyataka akan n dengan dengan penamp penampila ilan n additi additiona onall peak. peak. Teknik Teknik ini berguna untuk mengevaluasi efektivitas dari prosedur tingkat kemurnian. Dalam teori, retention time digunakan untuk mengidentifikasi komponenkompon komponen en dalam dalam campur campuran. an. Namun Namun dalam dalam kenyat kenyataan aannya nya,, aplika aplikasi si dari dari data-d data-data ata tersebut terbatas oleh jumlah variabel yang harus dikontrol untuk menghasilkan hasil

4



yang bersifat bersifat reproduible . Walaupun begitu, gas kromatografi merupakan alat yang menyediakan informasi mengenai ada atau tidaknya senyawa dalam suatu campuran dengan menggunakan standard referensi. Kromatogram dari suatu campuran standard dan dengan dengan sampel sampel tidak tidak boleh boleh mengha menghasil silkan kan peak peak yang yang baru baru dari dari peak peak campur campuran an standard. Hubungan antara faktor selektivitas untuk senyawa A dan B adalah `

K = t − t = k α = ` K t − t k B

RB

M

B

A

RA

M

A

Jika Jika campur campuran an standa standard rd adalah adalah senyaw senyawaa B dan

α

adalah sebuah indeks indeks untuk untuk

mengidentifikasi senyawa A, merupakan perhitungan faktor selektivitas untuk senyawa murni relatif terhadap campuran standard dan perhitungan ini digunakan untuk menentukan zat terlarut. Analisis Kuantitatif Kromatografi Gas

Sinyal detektor dari gas kromatografi biasa digunakan untuk analisa kuantitaf dan

semi

kuantitatif.

Analisa

kuantitatif

dari

gas

kromatografi

berdasarkan

perban perbandin dingan gan tinggi tinggi dari dari puncak puncak analit analit dengan dengan standa standard. rd. Untuk Untuk mengan menganalis alisaa gas kromatografi secara kuantitatif terdapat beberapa metode, yaitu: Analisa berdasarkan Tinggi Puncak

Tinggi dari sebuah peak dari suatu kromatorgram merupkan jarak tegak lurus antara puncak puncak peak terhadap terhadap garis hubung hubung peak.

Tinggi Tinggi dari puncak kromatog kromatografi rafi

didapatkan dengan menghubungkan baselines pada dua bagian puncak dengan garis lurus dan semua variabel terkontrol kondisinya harus disesuaikan dengan temperatur kolom, laju alir eluent , dan laju injeksi sampel.

Analisa berdasarkan Area Puncak

5



Luas puncak tidak bergantung pada temperatur kolom, laju alir eluent , dan laju inje injeks ksii samp sampel el.. Oleh Oleh karen karenaa itu, itu, anal analis isaa berd berdas asar arka kan n luas luas punc puncak ak ini ini lebi lebih h baik baik digunakan sebagai parameter analisa dibandingkan analisa berdasarkan tinggi puncak. Analisa dengan Kurva Kalibrasi dengan Standard

Metode lain untuk analisa kuantitatif gas kromatografi adalah metode kurva kalibrasi. Dalam metode ini, kromatogram standard dan tinggi puncak di plot sebagai fungs fungsii konsen konsentra trasi. si. Dimana Dimana kurva kurva kalibr kalibrasi asi ini memilik memilikii hubung hubungan an yaitu yaitu sumbu sumbu x merupakan konsentrasi sedangkan sumbu y adalah tinggi puncak (peak) sehingga akan terdapat persamaan garis Y = bX + a. dimana slope = b. (seperti bagian jawaban pemicu).

Metode Internal Standard

Metode terbaik untuk analisa kuantitatif gas kromatografi adalah metode internal standard, karena ketidakpastian dari pemasukkan dari injeksi sampel dapat dihindari. Dalam prosedur ini, kuanititas kuanititas yang ditentukan ditentukan dalam sebuah standard standard internal internal terbagi terbagi menjadi dua, yaitu untuk standard dan sampel. Parameter dari metode ini adalah rasio luas (tinggi) puncak analit dengan luas (tinggi) dari puncak standard internal. a.

sampel sampel darah darah diambil diambil dari subjek subjek sesegera sesegera mungkin mungkin oleh oleh petugas petugas yang yang berwenang

b.

alkoho alkoholl ataupun ataupun desi desinkf nkfekt ektan an organi organik k volatil volatil lainny lainnyaa tidak tidak boleh boleh digunak digunakan an untuk untuk member membersih sihkan kan kulit kulit dimana dimana spesim spesimen en darah darah akan akan diambi diambil. l. Laruta Larutan n benzalkonium klorida ataupun larutan desinfektan lainnya dapat digunakan

c.

Pengambilan Pengambilan sampel sampel darah darah menggu menggunakan nakan jarum kering kering dan dan steril steril atau menggunakan wadah yang kedap udara dengan jarum steril.

d.

Alkoho Alkoholl ataupun ataupun pela pelarut rut organ organik ik volat volatil il lainny lainnyaa tidak tidak boleh boleh diguna digunakan kan untuk untuk membersihkan wadah.

e.

Sampel darah harus ditambahkan antikoagulan dan pengawet.

2.4 Aplikasi Kromatografi Gas Analisis Alkohol dalam Darah

6



Sampel darah secara kuantitatif ditambahkan pada larutan yang telah ditamb ditambahk ahkan an

laruta larutan n

standa standar. r.

Lalu Lalu

laruta larutan n

itu

diinje diinjeksi ksikan kan

dan

dianalisamenggunakan detektor dalam Gas Chromatograph. Komputer yang terintegrasi akan memberikan data dan hasil. Seseorang dikatakan bebas-alkohol bila bila dengan dengan menggu menggunak nakan an analis analisis is ini didapa didapatt hasil hasil lebih lebih kecil kecil dari dari 0,01 0,01 gram gram alkohol per 100 ml darah. Dan untuk sampel darah yang diambil post-mortem 1 dikatakan negatif (bebas alkohol) bila hasilnya lebih kecil dari 0,02 gram alkohol per 100 ml darah. Teknik Teknik analis analisis is ini sangat sangat akurat akurat dan sensit sensitif if dan merupa merupakan kan prosed prosedur ur standar untuk analisis alkohol dan senyawa-senyawa volatil dalam bidang toksikologi forensik. Teknik ini menghasilkan molekular fingerpint atau spektrum massa yang unik. Spektrum ini dapat digunakan untuk mengidentifikasi ada atau tidaknya alkohol dalam sampel. Dan, alkohol dalam darah dapat diketahui jumlahnya, walaupun dalam kuantitas kecil. Dengan menggunakan analisis darah, sampel sampel yang yang sama sama dapat dapat diuji diuji beberap beberapaa kali, kali, jika jika sampel sampel dijaga dijaga dengan dengan baik. baik. Analisis GC-MS merupakan prosedur yang spesifik, dan bila alat-alatnya dihangatkan secara teratur, penentuan alkohol dapat dilakukan dalam 6-8 menit.

Tugas I Susunlah Susunlah bebe beberapa rapa isu pent penting ing yang berkaitan berkaitan dengan dengan analisis analisis alkohol dalam darah, paling sedikit tujuh isu.

Jawab

1. Etanol Etanol dalam dalam tubuh tubuh Di dalam tubuh, etanol atau C 2H5OH diencerkan oleh cairan tubuh. Kemudian untuk mengeliminasi etanol dalam tubuh, tubuh melakukan proses metabolisme (oksidasi).

2. Makanan dan jenis kelamin kelamin mempengaruhi mempengaruhi penyerapan penyerapan dan metabolisme metabolisme etanol dalam tubuh.

1 post mortem : sesudah kematian

7



Semakin tinggi kandungan lemak pada makanan yang dikonsumsi, semakin banyak waktu yang diperlukan untuk mengosongkan lambung maka semakin lama proses penyerapan alkohol akan terjadi.

3. Wanita memiliki konsentrasi alkohol dalam darah (BAC/Blood Alcohol Concentration) lebih tinggi setelah mengkonsumsi alkohol dalam jumlah yang sama dengan pria Jika Jika di konsum konsumsi si dalam dalam dosis dosis rendah rendah,, etanol etanol dapat dapat meneka menekan n pengha penghamba mbatt otak otak sehing sehingga ga dapat dapat membua membuatt pikira pikiran n lebih lebih jernih jernih,, namun namun pada pada dosis dosis tinggi tinggi etanol etanol memiliki beragam dampak buruk, yaitu jaringan saraf memproduksi gejala klasik keracunan : pembicaraan kacau, langkah tidak stabil, persepsi sensorik terganggu, dan ketidakmampuan untuk bereaksi dengan cepat, dsb.

4. Mengetahui kadar alkohol dalam darah (BAC) Untuk mengetahui kadar alkohol dalam darah dapat dengan menggunakan tabel BAC (Blood Alcohol Concentration). Caranya yaitu dengan menemukan tabel berat badan, lalu melihat jumlah porsi total minuman beralkohol yang telah dikonsumsi.

5. Analisis Alkohol dalam darah Analisis alkohol dalam darah dapat dilakukan dengan menggunakan metoda analisis GC/MS pada darah maupun pada urine, ataupun yang sering digunakan menggunakan analisis napas ( breath analysis ).

6. Analisis Analisis dengan dengan GC/MS GC/MS Analisis Analisis darah menggunak menggunakan an GC/MS sangat akurat namun biayanya biayanya mahal dan memerlukan petugas terlatih untuk pengambilan dan penelitian sampel darah.

7. Parameter bebas alkohol dengan GC/MS pada darah darah Pada analisis etanol dengan GC/MS pada darah, seseorang dikatakan bebas-alkohol bila bila dengan dengan menggu menggunak nakan an analis analisis is ini didapa didapatt hasil hasil lebih lebih kecil kecil dari dari 0,01 0,01 gram gram alkoho alkoholl per 100 ml darah. darah. Dan untuk untuk sampel sampel darah yang yang diambi diambill post-mortem dikatakan negatif (bebas alkohol) bila hasilnya lebih kecil dari 0,02 gram alkohol per 100 ml darah.

8. Analisis napas (Breath analysis) Analisis napas mudah untuk dilaksanakan namum kurang akurat dan metode analisis ini tidak spesifik terhadap etanol.

8



9. Parameter bebas alkohol untuk analisis napas Untuk Untuk metode metode analis analisis is napas, napas, hasil hasil dikata dikatakan kan negati negatiff (subje (subjek k yang yang dites dites tidak tidak memiliki kandungan alkohol/kandungan alkohol sangat rendah) bila hasil tes lebih kecil dari 0,01 gram per 210 liter .

10. Akurasi analisis alkohol dalam darah Analisis alkohol dalam darah yang paling akurat adalah analisis darah menggunakan GC/MS, lebih akurat dari analisis napas, dan yang paling tidak akurat adalah analisis urine.

Tugas II Bila anda hendak menggunakan metode GC/MS dalam analisis darah 1. Parameter Parameter apa saja yang yang harus anda ketahui ketahui ? Rasio partisi

Pada saat fasa bergerak mengalir sepanjang sepanjang kolom terjadi terjadi kesetimban kesetimbangan gan dinamis antara komponen yang terlarut. Untuk zat terlarut spesies A, kesetimbangan dinamis yang terlibat dapat dilihat pada persamaan dibawah ini.

Abergerak⇌Adiam Konstanta kesetimbangan untuk reaksi diatas adalah rasio partisi / koefisien partisi, yang nilainya

K=cscm

…(1)

Dimana K = rasio partisi / koefisien partisi, cs= konsentrasi molar analitik dari zat terlatur saat berada dalam fasa diam, dan cm= konsentrasi molar analitik dari zat terlarut saat berada dalam fasa bergerak. Idealnya rasio partisi konstan dalam jangkauan konsentrasi zat terlatur yang bervariasi dan c s berbanding lurus dengan c m.

Waktu Retensi

Pada Pada lampir lampiran an gambar gambar 1 dapat dapat diliha dilihatt sebuah sebuah kromat kromatogr ogram am sederh sederhana ana yang yang memiliki 2 puncak. Puncak kecil yang berada di kiri merepresentasikan spesies yang tida tidak k dita ditaha han n oleh oleh fasa fasa diam diam.. Wa Wakt ktu u (tM) sete setelah lah injek injeksi si samp sampel el samp sampai ai deng dengan an munuln munulnya ya puncak puncak ini sering seringkal kalii dinama dinamakan kan waktu waktu mati mati (dead (dead time). time). Waktu Waktu mati mati memberikan pengukuran dari laju migrasi rata-rata dari fasa bergerak dan merupakan

9



suatu parameter yang penting dalam mengidentifiasi puncak analit. Seringkali suatu sampel sampel akan akan mengan mengandun dung g spesie spesiess yang yang tidak tidak ditaha ditahan, n, jika jika mereka mereka tidak tidak memili memiliki ki spesies yang tidak ditahan maka penambahan spesies dengan sifat seperti ini dapat dilakukan untuk membantu identifikasi puncak. Puncak lebih besar yang terdapat di bagian kanan lampiran gambar 1 merupakan puncak dari spesies analit. Waktu yang diperlukan puncak ini untuk mencapai detektor atau waktu waktu yang yang diperlu diperlukan kan spesie spesiess analit analit untuk untuk keluar keluar dari dari kolom kolom dan mencap mencapai ai detektor dinamakan waktu retensi (tR ). ). Laju linear rata-rata dari migrasi zat terlarut (v) dan kecepa kecepatan tan linear linear rata-rat rata-rataa dari dari spesie spesiess dalam dalam fasa fasa berger bergerak ak (u) diberi diberikan kan pada pada persamaan dibawah ini

v=LtR

…(2)

u=LtM

…(3)

Dimana L = panjang dari kolom Nilai dari v juga dapat dinyatakan dalam u dan rasio partisi (K) dengan cara mengekspresikan nilai laju v sebagai fraksi dari kecepatan pada fasa bergerak. Penurunannya adalah sebagai berikut:

v=u×fraksi waktu zat terlarut dalam fasa bergerak v=u×jumlah mol zat terlarut dalam fasa bergerakjumlah mol total v=u×cMVMcMVM+csVs=u×11+ csVscMVM v=u×11+KVsVM

…(4)

Dimana Vs = volume dari fasa diam dan V M = volume dari fasa bergerak.

Faktor kapasitas

Faktor kapasitas merupakan parameter eksperimental yang menyatakan perbandingan mol komponen analit dalam fasa diam terhadap mol komponen dalam fasa gerak, yang nilainya tergantung pada temperatur. Faktor ini banyak digunakan untuk mendeskrispsikan laju migrasi zat terlarut dalam kolom. Untuk spesies A nilai faktor kapasitasnya kapasitasnya adalah sebagai berikut. berikut. (dengan K A adalah nilai rasio partisi untuk spesies A)

k'A=KAVsVM

…(5)

Persamaan 5 dapat disubstitusi ke persamaan (4).

v=u×11+k'A

10


…(6)


Agar nilai k’A dapat dicari dalam kromatogram maka persamaan (2) dan (3) dapat disubstitusi ke persamaan (6)

LtR=LtM×11+k'A k'A=tR-tMtM

…(7) …(8)

Besarnya faktor kapasitas menentukan laju elusi komponen. Jika k’ > 1 maka elusi elusi akan akan berlan berlangsu gsung ng dengan dengan cepat dan jika k’ > 20-30 20-30 maka maka waktu waktu elusi elusi akan akan berlangsung sangat panjang.

Faktor Selektivitas atau Pemisahan

Faktor Faktor Selekt Selektivit ivitas as adalah adalah faktor faktor yang yang menyat menyataka akan n ukuran ukuran untuk untuk distri distribus busii relatif komponen diantara fasa diam dan fasa gerak yang nilainya tergantung pada temperatur. temperatur. Faktor Faktor selektivita selektivitass disebut disebut juga faktor pemisahan. pemisahan. Faktor seletivitas seletivitas untuk dua spesies A dan B dinyatakan dengan rumusan: α=KBKA=tR2tR1

…(9)

Untuk ilustrasi akan nilai tR2 dan tR1 yang lebih jelas dapat dilihat pada lampiran gambar 2.

Jumlah dan Tinggi Plat Rata-Rata

Plat Plat teoriti teoritik k adalah adalah istila istilah h yang yang berasa berasall dari dari teori teori destil destilasi asi yang yang kemudi kemudian an diadaptasi ke dalam kromatografi. Plat ini menandakan suatu titik dalam kolom dimana terdapat terdapat kesetimbang kesetimbangan an antara fasa cair dan gas (platnya hanya imaginer). Jumlah plat teoritik (n) dapat diukur dengan menggunakan rumus di bawah ini.

n=16tRWb2

…(10)

Dimana tR = waktu retensi dan W b = lebar puncak pada pita elusi hasil kromatografi. Ilustr Ilustrasi asi yang yang dapat dapat memper memperjel jelas as nilai nilai Wb dapat dapat diliha dilihatt pada pada lampir lampiran an gambar gambar 3. Walaupun tR didefinisikan sebagai waktu, tetapi sebenarnya kita dapat mengukur jarak pada kertas daftar perekam dalam cm atau mm, perlu diingat bahwa t R dan Wb harus diukur dalam satuan yang sama. Tinggi plat teoritik disebut juga HETP (Height Equivalent Theoritical Plate). HETP HETP berfun berfungsi gsi untuk untuk merepr mereprese esentas ntasika ikan n efisien efisiensi si dari dari kolom. kolom. Nilai Nilai HETP HETP secara secara sederhana dapat dicari dengan menggunakan rumus dibawah ini.

HETP=H= Ln

11


…(11)


Dimana L = panjang kolom, dan n = jumlah plat teoritik. Semakin besar nilai N maka semakin kecil nilai HETP dan semakin besar efisiensi kolom.

Variabel yang Mempengaruhi Efisiensi Kolom

Faktor-fakto Faktor-faktorr yang menyebabkan menyebabkan pelebaran pelebaran pita elusi adalah difusi difusi difusi longitudinal / memanjang, efek transfer massa untuk fasa bergerak (karena difusi eddy) dan fasa fasa diam. diam. Nilai Nilai efisie efisiensi nsi kolom kolom non-li non-linea nearr dapat dapat dihitu dihitung ng melalu melaluii persam persamaan aan dibawah ini.

HETP=H=Bu+csu+cMu

…(12)

Dimana B = koefisien difusi longitudinal, c s dan cM = koefisien transfer massa untuk fasa diam dan bergerak.

•

Suku B/u untuk difusi longitudinal

Laju dari perpindahan sebanding dengan perbedaan konsentrasi diantara wilayah dan dan juga juga seba seband ndin ing g deng dengan an koefi koefisi sien en difu difusi si dari dari spes spesie iess D M. Difusi Difusi longit longitudi udinal nal menghasilkan perpindahan zat terlarut dari konsentrasi tinggi di tengah pita ke bagian dengan dengan konsen konsentra trasi si rendah rendah di bagian bagian sampin sampingny gnya, a, yang yang menjad menjadii penyeb penyebab ab utama utama pelebaran pita ketika laju difusi molekul tinggi. Efek dari difusi ini dapat dilihat pada lampiran gambar 4 pada saat terjadi penurunan nilai H pada awal kurva. •

Suku csu untuk koefisien transfer massa dalam fasa diam

Koefisien transfer massa untuk fasa diam ini berbanding lurus dengan kuadrat dari dari keteba ketebalan lan film pada pada partik partikel el penduk pendukung ung d 2f dan berban berbandin ding g terbal terbalik ik dengan dengan koefisien difusi D s dari zat terlarut pada film. Dengan film yang tebal, rata-rata molekul harus berjalan jauh untuk mencapai permukaan dan dengan koefisien difusi yang lebih kecil rata-rata molekul berjalan lebih lambat. Hal-hal ini mengakibatkan laju yang kecil dari transfer massa dan peningkatan dari tinggi plat. •

Suku cMu untuk koefisien transfer massa dalam fasa bergerak

Suku ini berbanding terbalik dengan koefisien difusi dari larutan analit dalam fasa bergerak DM dan merupakan fungsi dari nilai kuadrat diameter partikel packing d2p, kuadrat dari diameter kolom dc2dan laju aliran. Kontribusi dari suku ini terhadap nilai H tidak tidak linear linear sesuai sesuai dengan dengan u karena karena juga juga tergant tergantung ung dari dari kekomp kekomplek leks-a s-an n kecepa kecepatan tan pelarut. Pelebaran daerah pada fasa bergerak dikarenakan oleh penyebaran molekul analit dalam kolom akibat packing kolom yang tidak seragam, sehingga analit

12



mengambil mengambil jalan yang tidak sama panjangny panjangnyaa (dapat dilihat pada lampiran lampiran gambar 5). Efek yang juga disebut difusi eddy. Pada kecepatan fasa bergerak yang rendah, molekul tidak terlalu terdispersi oleh difusi ini, pada saat kecepatan lumayan cepat pelebaran pita akibat difusi ini dapat diamati, dan pada saat kecepatan cukup tinggi efek dari difusi ini menjadi tidak bergantung dari laju aliran. (Rangkuman dari ketiga faktor ini terhadap HETP/H dapat dilihat pada lampiran gambar 6.)

Resolusi Kolom

Resolusi kolom (Rs) dapat mengukur kemampuan kolom untuk memisahkan dua analit analit secara secara kuanti kuantiitat itatif. if. Untuk Untuk lebih lebih jelasn jelasnya ya dapat dapat dituli dituliska skan n dalam dalam persam persamaan aan berikut: …(13) RS

Dimana

=

2∆Z W A

+ W

B

=

2[ ( t R ) B W A

− ( t ) ] + W R

A

B

meru merupa paka kan n jara jarak k punc puncak ak anal analit it A dan dan B yang yang terba terbaca ca pada pada

∆Z kromatogram. Resolusi kolom dapat dipengaruhi oleh faktor selektivitas, kapasitas sepasang zat terlarut pada kolom yang dapat dilihat pada persamaan berikut: …(14) RS

Dimana

=

N

4

k '  α − 1       α   1 + k ' B

B

   

adalah faktor selektivitas. Dari persamaan di atas dapat digunakan α

juga untuk mencara jumlah piringan yang dibutuhkan untuk mencapai resolusi kolom dengan nilai tertentu.

13



…(15) N

= 16R

S

2 2  α   1 + k '    −  α 1   k '

2

B

B

   

Selain itu resolusi kolom dapat mempengaruhi retention time (tR ), ), dan kita dapat melihat hubungan keduanya sebagai berikut: …(16)

( t ) = R

B

16 RS

2

u

H

2

 α  (1 + k ' ) 3    α − 1  ( k ' ) 2 B

B

2. Mengapa metode GC-MS sering digunakan untuk penentuan kandungan alkohol dan obat obatan terlarang dalam darah ?

Metode Metode GC/MS GC/MS memili memiliki ki bebera beberapa pa keuntu keuntunga ngan n diband dibanding ing metode metode analis analisis is alkoho alkoholl lainnya, yaitu : 

sangat sangat akurat akurat,, spesif spesifik ik dan sensit sensitif if dan merupa merupakan kan prosed prosedur ur standa standarr untuk untuk analisis alkohol dan senyawa-senyawa volatil dalam bidang toksikologi forensik. Akurat dan spesifik karena teknik ini menghasilkan molekular fingerpint atau spektrum

massa

yang

unik.

Spektrum

ini

dapat

digunakan

untuk

mengidenti mengidentifikasi fikasi ada/tidakny ada/tidaknyaa alkohol alkohol dalam sampel. Sensitif Sensitif karena alkohol dalam darah dapat diketahui jumlahnya, walaupun dalam kuantitas kecil. 

Dengan menggunakan analisis darah GC/MS, sampel yang sama dapat diuji beberapa kali, jika sampel dijaga dengan baik.



Waktu yang diperlukan cepat (penentuan alkohol dapat dilakukan dalam 6-8 menit) bila alat-alatnya dihangatkan secara teratur.

Reagents •

Absolute etanol

•

n-Propanol

Hasil yang diperoleh:

14



Dari 5 L larutan standar etanol dan n propanol masing-masing menunjukkan

•

puncak pada 2.4 dan 7.2 menit Sebany Sebanyak ak 5 L dari dari campur campuran an sampel sampel standa standarr mengha menghasil silkan kan data data sebaga sebagaii

•

berikut: No

etanol

n-propanol

Tinggi puncak Etanol(mm)

(mL)

(mL)

1

0.1

1.9

3.75

2

0.2

1.8

7.50

3

0.3

1.7

11.25

4

0.4

1. 1.6

15

5

0.5

1.5

18.75

Dari hasil injeksi 5 L sampel darah diperoleh puncak pada 2.4 menit dengan

•

tinggi senilai 12,5 mm Pada Pada salah salah satu satu campur campuran an standa standar r etanol dan n-propanol yang digunakan digunakan

•

menunjukkan data sbb: lebar dasar puncak pada etanol dan n-propanol berturut-turut adalah 1.45 menit dan 3,65 menit

Tugas III : Bagaimana anda menentukan:

1.

Konsentrasi senyawa etanol dalam sampel darah

2.

Reso Resolu lusi si kolo kolom m (Rs) (Rs) [tan [tanpa pa satu satuan an]]

3.

Juml Jumlah ah piri piring ngan an rata-r rata-rat ataa (N ratarata-rat rata) a)

4.

Ting Tinggi gi piri piring ngan an (H) (H) dala dalam m mete meter r

5.

Panjan Panjang g kolom kolom bila bila resoli resoliusi usi kolom kolom menjad menjadii 1.5

6.

Waktu Waktu elusi elusi senyaw senyawaa etanol etanol dalam dalam kolom kolom yang yang telah telah diperp diperpanj anjang ang

Jawab

1.

Menentukan konsentrasi senyawa

etanol dalam

sampel darah

Dari data-data yang didapat bisa diketahui konsentraasi etanol untuk masing masing sampel, yaitu :

15



No

Hexachlo Hexachlorobe robenzen nzenee

Pentachlorobenzene

Konsentrasi (ml/ml)

(mL)

(mL)

Hexachlorobenzene dalam sampel standar

1

0.1

1.9

5%

2

0.2

1.8

10%

3

0.3

1.7

15%

4

0.4

1.6

20%

5

0.5

1.5

25%

Dari data tersebut dapat dibuat sebuah kurva kalibrasi standar dengan tinggi puncak

etanol sebagai sumbu y dan konsentrasi etanol dalam sampel standar sebagai sumbu x.

Kurva Kalibrasi Standar

Dari grafik di atas, diperoleh persamaan garis y = 0.75 x. Untuk mengetahui kandungan dalam samp sampel el darah darah yang yang memp mempun unya yaii punc puncak ak 2.4 2.4 meni menitt dan dan ting tinggi gi 12,5 12,5 etanol dalam digunakan persamaan : y = 0.75x

dimana: y adalah tinggi puncak gelombang (mm) dan x adalah konsentrasi (%) maka : y = 0.75 x 12,5 = 0.75 x x = 16,67%

Sehingga diperoleh kandungan senyawa etanol dalam 2 ml sampel sebesar 16,67% atau sama dengan 0,3344 mL. Maka, kandungan senyawa etanol dalam 5 L sampel darah :

5 μL2x103 μLx 0.3344 x103 μL=0.83355 μL

2.

Mene Menent ntuk ukan an reso resolu lusi si kolo kolom m

Data-data yang diketahui adalah sebagai berikut:

16



= waktu retensi etanol = 2,4 menit

( t ) R

A

= waktu retensi n-propanol = 7,2 menit

( t ) R

B

WA= lebar dasar puncak etanol = 1,45 menit WB= lebar dasar puncak n-propanol = 3,65 menit

Persamaan yang digunakan untuk mencari nilai Rs adalah sebagai berikut:

RS

=

RS

2∆Z W A

=

+ W

B

=

2[ ( t R ) B − ( t R ) A ] W A

+ W

B

2[ 7,2menit − 2,4menit ] 1,45menit + 3,65menit

RS

=

9,6menit 5,1menit

= 1,88

Jadi, nilai resolusi kolom (Rs) = 1.88 3.

Data-d Data-data ata yang yang diket diketahu ahuii adala adalah h sebag sebagai ai berik berikut: ut:

= waktu retensi n-propanol

= 7,2 menit

= waktu retensi etanol

= 2,4 menit

WA

= lebar dasar puncak etanol

= 1,45 menit

WB

= lebar dasar puncak n-propanol

( t ) R

( t ) R

B

A

= 3,65 menit

Persamaan yang dugunakan untuk mencari nilai jumlah piringan rata-rata (N rata-rata) adalah sebagai berikut:

17



2

 t  N = 16   W  R

Perhitungan jumlah piringan untuk etanol : 2

 t  N = 16   W  R

2

 2,4 menit  N = 16 83 3  = 43,833 menit 1 , 45   Perhitungan jumlah piringan untuk n-propanol : 2

 t  N = 16  W   R

2

 7,2 menit  N = 16 25 8  = 62,258 menit 3 , 65   Perhitungan jumlah piringan rata-rata:

N rata-rata=N hexachlorobenzene+N pentachlorobenzene2 N rata-rata=43,833+62,2582=53,045 Jadi, jumlah piringan rata-rata (N rata-rata) = 53,045

4.

Ting Tinggi gi piri piring ngan an (H (H)) dala dalam m mete meterr

Misal : panjang kolom (L) = 50 cm



permisalan

Maka, tinggi piringan (H):

18



H

5.

=

L N

50

=

cm

53.045 04 5

94 3 cm = 0.943

Panjan Panjang g kolom kolom bila bila resol resolius iusii kolom kolom menja menjadi di 1.5

Panjang kolom bila resoliusi kolom menjadi 1.5 (Rs) 2 Dari persamaan:

2

2

N

= 16 R

S

  1 + k ' 2  α       α − 1   k ' B

B

   

diketahui bahwa α dan k’ B konstan (tidak berubah) dengan berubahnya N dan L, sehingga didapat persamaan:

( R )1 = (R )2 S

N 1

S

N 2

Subtitusi (Rs) 1 = 1.88 ; (Rs) 2 = 1.5 ; N 1 = 53.045 ke dalam persamaan di atas, sehingga didapat jumlah piringan (N2) bila resolusi diharapkan menjadi 1.5:

1.88 1.5

=

53.03 N 2 2

N 2 N 2

 1.5  04 5  = 53.045   1.88  = 33.76 ≈ 34

Jadi, panjang kolom bila resolusi kolom diharapkan menjadi 1.5:

= N H 94 3 cm = 32.062 06 2 cm ≈ 32 cm L = 34 × 0.943 L

19



6.

Waktu elusi senyawa etanol dalam kolom yang telah diperpanjang

Diketahui persamaan waktu (t R)B yang dibutuhkan untuk mengelusi 2 senyawa tersebut dengan resolusi Rs adalah:

( t ) = R

16

B

R S

2

H

u

2 3  α   1 + k ' )  (     ( k ' ) 2   1 − α     B

B

dari persamaan di atas, diketahui bahwa t R ~ RS 2, sehingga diperoleh persamaan:

(t R A )1 (t R A ) 2

=

Rs1

2

Rs2

2

Jadi, waktu elusi etanol pada kolom yang telah diperpanjang tsb:

(1.88) 2 = (t ) 2 (1.5) 2 ( t ) 2 = 1.528 52 8 menit = 91.67 det de t ik 2.4 RA

RA

20



BAB 3 PENUTUP Kromatogra Kromatografi fi merupakan merupakan salah satu metode metode pemisahan pemisahan komponen-k komponen-kompo omponen nen campur campuran an di mana mana cuplik cuplikan an berkes berkeseti etimba mbanga ngan n di antara antara dua fasa, fasa, fasa fasa gerak gerak yang yang membaw membawaa cuplik cuplikan an dan fasa fasa diam diam yang yang menaha menahan n cuplik cuplikan an secara selektif. selektif.

Kadar Kadar

alcohol dalam darah dapat di analisa melalui metode analisis kromatografi gas. Pada kromatograf, jumlah peak (puncak) menunjukkan jumlah komponen yang terdapat dalam cuplikan, sedang luas peak menunjukkan konsentrasi komponen. Terdap Terdapat at beberap beberapaa parame parameter ter yang yang diguna digunakan kan dalam dalam mengan menganali alisis sis suatu suatu campur campuran an melalu melaluii metode metode kromat kromatogr ografi afi,, dianta diantaran ranya ya yaitu yaitu waktu waktu retensi retensi.. Waktu Waktu retensi retensi yaitu yaitu lamanya cuplikan berada pada kolom kromatografi hingga cuplikan tersebut terelusi dan terdetek terdeteksi si oleh oleh detekt detektor or dan dicata dicatatt oleh oleh kromat kromatogr ograf af dalam dalam bentuk bentuk suatu suatu puncak puncak.. Berikutnya yaitu resolusi kolom, yaitug ukuran kuantitatif dari kolom yang menunjukkan kemampuan kolom tersebut untuk memisahkan dua zat terlarut. Analisis Analisis dalam kromatografi kromatografi gas dapat bersifat analisis kualitatif kualitatif maupun kuantitatif. kuantitatif. Analisis Analisis kualitatif kualitatif berupa berupa pengidenti pengidentifikasi fikasian an senyawa senyawa yang terkandung terkandung dalam suatu campuran campuran dengan dengan menggunaka menggunakan n perbandinga perbandingan n waktu retensi antara analit standar dengan sampel. Sedangkan analisis kuantitatif dapat diaplikasikan untuk mengetahui mengetahui nilai-nilai nilai-nilai yang berhubungan berhubungan dengan dengan kromatogram kromatogram.. Nilai-nilai Nilai-nilai yang dapat diketahui diketahui adalah resolusi kolom, konsentras konsentrasii sampel sampel (dengan (dengan metode metode kurva kurva kalibrasi), kalibrasi), efisiensi, dan lain-lain. Penggunaan Gas kromatografi dapat dipadukan dengan spektroskopi massa guna memperoleh data yang lebih akurat dalam mengidentifikasi senyawa gas. Banyaknya variasi hasil mendukung pengolahan pengol ahan data sehingga pengidentifikasian berlangsung lebih mudah mudah dan baik.

21



DAFTAR PUSTAKA

•

Christian, Gary D., J.E. O’Reilly. 1986. Instrumental Analysis . Allynan Bacon Inc: USA.

•

Day, R.A. dan Underwood,A.L. 1986. Analisis Kimia Kuantitatif (terjemahan) . Edisi kelima. Jakarta: Erlangga.

•

Hendayana, Sumar.1995. Kimia Analitik Instrumen . Semarang: IKIP Semarang Press.

•

Skoog, D.A., et.al., Fundamentals of Analytical Chemistry Sixth Edition . Saunders College Publishing:London. Publishing:London.

•

Anonim. Kromatografi. http://file.upi.edu/Direktori/D%20-%20FPMIPA/JUR. %20PEND.%20KIMIA/19661115199101 %20PEND.%20KIMIA/19 6611151991011%20-%20HOKCU 1%20-%20HOKCU %20SUHANDA/KULIAH%20KIMIA%20INSTRUMEN/KROMATOGRAFI %20SFC.pdf (di akses pada 13 Desember 2010)

•

Anonim. Kromatografi. http://id.wikipedia.org/wiki/Kromatografi (di akses pada 13 Desember 2010)

•

Anonim. Kromatografi. http://www.chem-istry.org/materi_kimia/kimia_dasar/pemurnian-material/kromatografi/ (di akses pada 13 Desember 2010)

•

Anonim, “Analysis of Blood Plasma for Ethanol by Gas Chromatography” http://www.oberlin.edu/chem/ForChemLab/Alcohol/AlcoholPStudents.pdf (6 Desember 2010)

22



LAMPIRAN

Gambar 1. Kromatogram/Pita Elusi untuk Campuran 2 Komponen

Gambar 2. Pengukuran untuk Menentukan Nilai α dan R

23



Gambar 3. Pita Elusi Kromatografik yang menunjukkan pengukuran t R dan w untuk menghitung nilai n (jumlah plat teoritik)

Gambar 4. Isoterm-Isoterm Linear dan Non-Linear (a) dan bentuk pita elusi yang bersangkutan (b)

Gbr 5: Instrumentasi Kromatografi Sumber: http://lansida.blogspot.com/2010/06/gc-kromato http://lansida.blogspot.com/2010/06/gc-kromatografigrafigas.html

24


GC/MS

Recommend Documents